离散地形曲面上的精确Voronoi图直接生成算法

Voronoi图是地学计算中的一个基本结构,但是在地形曲面上,它还缺乏能与平面Voronoi图媲美的精度和成熟的算法。在离散地形曲面的不规则三角网格网上引入计算几何的测地距离场,从格网边上的距离场奇点逐步生长代表平分线的双曲线,由双曲线的排列得到离散曲面的精确划分,再将划分的面片聚类,生成精确的测地Voronoi图(geodesic Voronoi diagram,GVD)。然后,从定量与定性两方面对精确Voronoi图进行了检验,证明GVD可以给地形曲面空间分析带来基础性改进。基于奇点生长和双曲线排列的直接算法避免了现有算法对格网面片的过度细分与预处理,整体上直观易行,为数字地形分析发展严密的Voronoi图分析提供了有益探索。     

梯度Voronoi图及其构建算法

以生长速度为视角,普通Voronoi图及权重Voronoi图是理想欧氏平面上的生长元匀速生长结果。然而,以Voronoi图为基础的实际分析与建模情况不尽如此,通常表现为非理想平面的非匀速生长过程。本文以权重距离函数描述各向异性的非理想平面,以其时间消耗导数一致性形式化生长速度,定义一种新的Voronoi图——梯度Voronoi图。通过以高程变化诱发的梯度生长为例,借助栅格空间中形态学膨胀操作,给出梯度Voronoi图的典型构建算法。算例与分析表明,在等距离边界、势力范围与邻近关系表达方面,梯度Voronoi图更具优势。     

Voronoi图生成的栅格算法

介绍了Ｖｏｒｏｎｏｉ图的矢量算法,从用于ＧＩＳ的角度分的了该方法存在在的问题和不足,提出Ｖｏｒｏｎｏｉ图生成的栅格方法,分析了利用传统的距离变换生成栅格Ｖｏｒｏｎｏｉ图的误差情况,对各种栅格算法从精度方面进行了分析,并给出空间实体Ｖｏｒｏｎｏｉ图的生成过程。     

改进的加权Voronoi图ArcGIS矢量生成算法

加权Voronoi图是根据生成元权重划分空间的方法,广泛应用于地学领域。针对传统加权Voronoi图ArcGIS矢量生成算法不能处理重叠点、复杂多边形及更新操作等问题,该文提出了一种改进算法,结合C#和ArcEngine,利用增量法思想,通过重叠点处理、区域分割合并、加权区域重分类、加权区域重划分等方法实现,可嵌入ArcGIS应用软件使用或独立运行,具有良好的可用性,精度高,便于数据库存储管理,扩展了加权Voronoi图在地学领域的应用。     

基于面向对象的Voronoi图生成算法

面向对象方法是当前较为流行的程序设计方法。针对目前一些生成Voronoi图的算法中所存在的不足，探讨面向对象技术在Voronoi图的生成中的应用。     

利用地形信息强度进行DEM地形简化研究

在对现有的DEM地形简化方法进行总结分析的基础上,提出了一种利用地形信息强度指数的DEM简化方案。首先提取DEM点位地形信息强度指数值,然后通过阈值法确定候选地形特征点重构DEM,以国家基本比例尺1∶5万DEM作为参照目标,并将重要点法和三维道格拉斯法作为对比方法,对应用该方法进行地形简化的效果进行了综合评价。实验结果表明,该方法应用于大范围DEM简化中可以有效地保留地形骨架的结构特征,同时具有较高的数值精度,可以满足不同层次的多尺度DEM建模的要求。     

Voronoi图生成的栅格算法

介绍了Voronoi图的矢量算法,从用于GIS的角度分析了该方法存在的问题和不足,提出Voronoi图生成的栅格方法。分析了利用传统的距离变换生成栅格Voronoi图的误差情况,对各种栅格算法从精度方面进行了分析,并给出了空间实体Voronoi图的生成过程。     

横-纵扫描的Voronoi图栅格生成算法

Voronoi图是计算几何学中一个重要数据结构,在诸多领域具有广泛的应用。栅格扫描算法符合计算机离散特征,优化了欧氏距离算法,是最优的栅格Voronoi图生成算法之一。但是,由于栅格单元距离与欧氏距离的差异,在扫描过程中部分单元的归属不可避免地产生一定的误差,使栅格Voronoi图的应用受到一定限制。本文针对传统扫描算法存在的误差缺陷,提出了一种基于横-纵扫描的栅格Voronoi图改进生成算法。首先,深入分析了传统扫描算法产生误差缺陷的原因和区域分布特征;然后,以3×3邻域为模板,在一个正常周期的水平(横向)扫描后,增加一个周期竖直(纵向)扫描,即通过横-纵两个周期扫描实现Voronoi图的准确生成;最后,应用不同的栅格数据进行了试验对比,结果表明:改进后的算法既具备扫描算法效率上的优势,同时解决了原算法扫描的误差缺陷,在高效生成的同时把误差限制在一个格网以内。     

基于六边形网格的球面Voronoi图生成算法

利用二十面体施奈德等积多面体投影构建了球面多分辨率六边形层次网格;通过边界四元组将六边形单元分解到四元三角形及其子单元中处理;利用改进的四元三角网编码方案建立了网格的数字空间、单元层次编码模型和不同实体在球面上的表达方法。在此基础上,提出了球面Voronoi图的生成算法。实验结果表明该算法与现有算法相比具有更高精度。     

基于六边形网格的球面Voronoi图生成算法

利用二十面体施奈德等积多面体投影构建了球面多分辨率六边形层次网格;通过边界四元组将六边形单元分解到四元三角形及其子单元中处理;利用改进的四元三角网编码方案建立了网格的数字空间、单元层次编码模型和不同实体在球面上的表达方法.在此基础上,提出了球面Voronoi图的生成算法.实验结果表明该算法与现有算法相比具有更高精度.     

基于自适应四叉树的地形简化

针对当前地形三维可视化技术的研究现状,在吸取计算机图形学、虚拟现实、地理信息学、现代数学的先进理论和技术成果的基础上,根据地形表面平坦程度不同对原始地形模型预简化,对表面较平坦的区域不再分层,将原始地形模型的完全四叉树结构改变成自适应四叉树结构,从而生成自适应四叉树结构的地形模型,并采用VC^＋＋结合OpenGL加以实现。     

一种基于Voronoi图的人防警报器空间选址算法

首先通过声学传播原理研究了警报器覆盖范嗣模型。结合Voronoi图影像范围、最大空心圆策略和平面完全刮分等特性,提出了基于Voronoi图的警报器空间选址算法。文章详细阐述了算法基本思想和流程,最后进行了算法组件设计和系统开发实践。实践表明采用该算法能满足城市警报器合理选址和适当重叠覆盖的要求,并具有其优越性。     

基于模糊思想的改进Voronoi图模型

针对传统Voronoi图模型在空间划分时考虑因素单一、依赖欧氏距离等问题,提出了一种基于模糊理论的改进Voronoi图模型。将带模糊边界的Voronoi图模型应用到武汉市消防调度系统的模拟突发事件处理中,结果表明,相比传统的Voronoi图模型,能够提高空间划分精度,将应急调度的准确度提高20%以上。     

基于可见性预处理的地形模型视相关简化算法

提出了一种基于可见性预处理的点删除简化算法。该算法针对海量地形数据,首先建立了高效的空间索引系统,利用这一索引系统快速完成了视锥截取、背面剔除和隐藏面消除等可见性测试,再对预处理后的网格模型依据顶点曲率大小进行点删除简化。实验表明,采用可见性预处理可大大提高绘制速度,并且绘制帧速率基本独立于模型的复杂度。     

基于多层次QTM的球面Voronoi图生成算法

随着格网层次的增大,基于全球离散格网的球面Voronoi图生成算法的格网数据量与Voronoi图生成时间都呈指数增长,在高层次时容易出现算法效率较低,甚至内存溢出无法执行等情况。利用球面四元三角格网的层次性,提出了一个基于多层次QTM的球面Voronoi图生成算法。首先用全球低层次QTM格网生成Voronoi图,然后对Voronoi边界格网进行再次剖分,得到下一层次的Voronoi图,重复进行,直至达到目标层次。实验结果表明,相对于单一层次的确定归属算法和扩张算法,该算法能够生成更高层次的Voronoi图,且效率较前两者分别提高了22倍和25倍(第9层)。     

基于地形智能识别的自适应DSM滤波方法研究

介绍一种基于地形快速识别的自适应DSM滤波方法。该方法通过对地形类别的智能识别,达到对滤波参数的自适应调节,以改进三角网加密的滤波算法,实现对影像匹配生成的DSM全自动化滤波。算法后期通过引入已有基础测绘及省情矢量数据作为参考,对房屋和道路等人工地物区域进行精细化滤波处理,以减少影像纠正过程中人工地物变形比例,最终实现快速生产DOM的目的。     

基于道路网络分析的Voronoi面域图构建算法

提出一种基于网络分析的Voronoi面域图和加权Voronoi面域图构建算法。鉴于道路网络在城市中心地、公共设施引力传导与功能覆盖上的重要作用,采用网络最短路径距离分析和最短路径时间分析构建的Voronoi面域图可以模拟出中心功能的辐射影响范围空间划分的实际情形,进而为空间分析和空间优化提供有力支持。算法过程主要包括:设施邻近道路结点检索和分界结点计算;基于网络最短路径分析Dijkstra算法和分界结点计算的网络Voronoi划分;基于空间离散化、邻近道路分析的空间Voronoi划分及其矢量化处理算法。计算实验结果表明本文提出算法可靠和高效,能够模拟出具有预期精度和形态复杂的网络Voronoi面域图形。     

基于水流扩展思想的网络空间Voronoi图生成

Voronoi图是地理空间设施分布特征提取的重要几何模型,基于不同的空间距离概念可建立不同的Voronoi图。本研究顾及城市网络空间中设施点的服务功能及相互联系发生于网络路径距离而非传统的欧式距离的事实,针对网络空间Voronoi图模型,建立一种网络空间Voronoi图生成的栅格扩展算法。首先对图结构的边目标剖分为细小的线性单元,称作网络空间的栅格化,引入水流扩展思想,将事件点发生源视为“水源”,以栅格单元长度为扩展步长,让水流方向沿着网络上的可通行路径同时向外蔓延,直至与其他水流相遇或者到达边的尽头。该算法可方便地加入网络图结构中的多种约束,如街道边的单向行驶、结点的限制性连接等实际空间限制条件。通过大规模实际数据的“数字城市”POI点服务范围的试验表明该算法的效率高。     

三维散乱点集Voronoi图快速生成算法研究

提出了一种高效的三维散乱点集Voronoi图的生成算法。该算法采用点-面-体数据结构存储Voronoi单元,初始化首点Voronoi单元,通过单元分裂与单元重组快速生成新增点的Voronoi单元,并完成其相邻单元的维护。实验证明,该算法可快速准确地生成任意三维散乱点集的Voronoi图。基于该算法可有效地解决逆向工程中三维散乱数据点拓扑近邻的快速准确查询问题,对产品模型的曲面重建具有重要意义。     

基于点重要度的地形LOD简化算法及精度

在分析、讨论目前关于3维地形模型简化与误差控制方法的基础上,提出了一种基于点重要度进行连续LOD模型简化的算法.并以5种典型地貌的实验数据作为运行实例,给出了点重要度与地貌类型之间的精度关系.这为今后连续LOD模型的合理建立提供了一种新思路和方法,也为模型的简化提供了科学依据.